Najpotężniejszy komputer świata

Zastosowana w tym projekcie metoda nazywa się obliczeniami rozproszonymi. Zamiast uruchamiać algorytmy na maszynie, stojącej w jednym pomieszczeniu, dzieli się je na drobne części i rozsyła do setek tysięcy zwykłych pecetów. Te w dogodnym dla siebie tempie liczą zadanie i odsyłają wynik.

Idea obliczeń rozproszonych z wykorzystaniem maszyn wolontariuszy pojawiła się w połowie lat 90. Naukowcy postanowili zaprząc część niewykorzystywanej przez internautów mocy ich procesorów do liczenia czegoś pożytecznego. Było to możliwe dzięki rozwojowi internetu, który dostarczył powszechnej i taniej architektury do rozsyłania zadań i zbierania wyników.

Pierwszy projekt dotyczył poszukiwania bardzo dużych liczb pierwszych, które są istotnym składnikiem algorytmów szyfrujących. Cała idea nabrała rozmachu, gdy pojawił się projekt poszukiwania inteligencji pozaziemskiej SETI@home (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). Program analizuje sygnały rejestrowane przez radioteleskopy pod kątem śladów, dowodzących istnienia w kosmosie inteligentnego życia. Koszt analizy danych przekraczał budżet programu, więc zwrócono się o pomoc do internautów. Internauci zaczęli masowo pobierać specjalny wygaszacz ekranu, który aktywował się po pewnym czasie bezczynności i rozpoczynał obliczenia. Po kilku latach działalności SETI@home miał 5 mln użytkowników. Chociaż ciekawych sygnałów nie wykryto, program był wielkim sukcesem i wypromował ideę udostępniania własnego komputera w szczytnym celu.

Najpopularniejsze obecnie w takich projektach środowisko BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) pozwala skutecznie zarządzać działaniem specyficznej i dość niestabilnej masy komputerów. Obejmuje oprogramowanie dla serwerów i klientów, przeznaczonych do instalacji na komputerach wolontariuszy. Dzięki udostępnieniu wyników pracy w sieci na licencji GPL może z niej skorzystać każdy zespół naukowców na świecie.

Kulisy Folding@home - wywiad:

Obecnie na platformie BOINC działa kilkadziesiąt zasilanych przez wolontariuszy projektów (patrz ramka). Wśród nich są także polskie projekty, np. Goldbach's Conjecture Project, którego celem jest rozwiązanie jednego z wielkich problemów matematycznych. Użytkownik pobiera menedżera, który jest dostępny także w języku polskim. Po jego zainstalowaniu można przejrzeć listę dostępnych projektów i wybrać jeden lub kilka. Menedżer według ustawień użytkownika wydziela projektom czas procesora albo - jeśli żaden projekt nie jest preferowany - dzieli po równo. Łączy się też z serwerami poszczególnych projektów i pobiera z nich algorytmy używane w konkretnych obliczeniach oraz wygaszacz ekranu czy wizualizację, która towarzyszy obliczeniom.

Mimo że obliczenia są prowadzone bez naszej kontroli, możemy ustalić, w jakim zakresie chcemy udostępnić maszynę. Najbezpieczniej jest ustawić uruchomienie obliczeń w czasie nieaktywności systemu. Jeśli chcemy bardziej zaangażować się w projekt, możemy zezwolić na działanie klienta BOINC w tle. Proces ten ma bardzo niski priorytet, co znaczy, że ustępuje każdemu innemu programowi, więc utrata mocy komputera w typowych zastosowaniach jest niezauważalna.

W obliczenia rozproszone można się też włączyć za pomocą konsoli PlayStation 3. Klient na tę platformę, stworzony dla projektu Folding@home, wykorzystuje niesamowite możliwości obliczeniowe procesora Cell, a dodatkowo pozwala na uruchamianie algorytmów na wydajnym układzie graficznym, który jest w tej konsoli. To dzięki użytkownikom PlayStation projekt Folding@home dysponuje tak dużą mocą, chociaż ma znacznie mniej użytkowników niż SETI@home. Oprogramowanie można uruchomić na konsoli tak jak grę. Wówczas na telewizorze pojawią się wizualizacje składania molekuł, alternatywnie algorytmy mogą działać w tle, gdy używamy konsoli do odtwarzania filmów.

Gdy słyszymy, że zainstalowane z sieci oprogramowanie zaczyna samodzielnie ściągać moduły, od razu zapala się nam światełko ostrzegawcze. Przecież tak samo działają trojany - infekują pecety i ściągają moduły, przekształcając maszynę w zombie, służące do rozsyłania spamu lub przeprowadzania ataków DoS. Jednak w tym wypadku nie ma obaw. Moduły z algorytmami nie mają żadnego połączenia z internetem, za pobieranie i odsyłanie porcji danych odpowiada menedżer. Poza tym wokół projektów działa czujna społeczność, która wszelkie naruszenia zasad stosunkowo szybko wykrywa i eliminuje.

Folding@home w wersji na PlayStation 3:

Jak dotąd najgroźniejsze przypadki naruszenia reguł były związane z działalnością firm, które podszywały się pod projekty naukowe, by zyskać dostęp do darmowej mocy obliczeniowej. Jednak te próby są szybko udaremniane - zasadą wolontariuszy jest udział w projektach, których wyniki są udostępniane w formie publikacji naukowych wszystkim badaczom.

Dzięki temu wyniki obliczeń są pewne w takim samym stopniu, jakby były liczone na zamkniętych superkomputerach w ośrodkach obliczeniowych.

Bartłomiej Mrożewski